混凝土水化热对钢筋应力影响的FBG监测研究

以江苏省海安船闸项目为工程背景,运用布拉格光纤光栅(FBG)应变感测技术,对船闸闸首底板钢筋结构在施工过程中的应力状态进行了监测;运用布拉格光纤光栅温度感测技术对船闸闸首底板结构的温度变化进行监测,并由此对钢筋应变监测结果进行了温度补偿,分析了闸首底板钢筋应力的变化规律。结果表明:船闸闸首底板钢筋混凝土结构中钢筋应变过程与混凝土水化热温度释放规律正相关,其应力状态主要受混凝土水化热释放引起的温度应力影响,钢筋轴向呈拉应变分布。该研究成果验证了基于FBG光栅传感技术在船闸等大型水工结构施工监测中的可行性,并对光纤传感技术的应用研发和大型船闸水工结构的设计参考及施工工艺的改进具有重要意义。     

三峡升船机上闸首结构动力试验研究及数值分析

采用振动台动力模型试验和有限元数值计算相结合的方法，对结构－岩基－库水系统的动力反应进行了分析，并应用于三峡升船机上闸首结构，结果表明：模型试验反映出的应力、变形规律是合理的，有限元计算的应力分布规律和试验基本一致，并且量值接近，这也说明了本文试验及计算成果的正确性与可靠性，本文的一些结论可作为结构设计的参考     

GIS中快速真空开关灭弧室波纹管机械寿命研究

当快速真空断路器放入GIS中,真空灭弧室波纹管会承受3种不同条件的严峻考验,分别为高分闸速度高气压环境、重复性大幅度机械压缩。为了确定GIS内真空灭弧室波纹管在高气压环境及高分闸速度下的机械寿命,采用流固耦合仿真方法对波纹管在分闸过程中的机械波传递、等效应力值及机械寿命进行了仿真分析研究。仿真结果表明:波纹管分闸过程中机械波传递速率不随分闸速度及内部气压的变化而改变,随着气压和分闸速度的增大,波纹管最大等效应力值呈阶跃式增大,机械寿命则呈减小趋势。通过对波纹管机械寿命实验,得到了GIS中真空灭弧室波纹管在高气压环境高分闸速度下的机械寿命情况,实验结果与仿真结果较为吻合。     

干湿循环作用下吹填固化轻质土蠕变特性研究∗

采用新型固化技术对高含水率吹填土进行固化处理,通过三轴流变仪,考虑干湿循环次数、围压和初始静偏应力等因素研究其对吹填固化轻质土蠕变变形和抗剪强度指标的影响规律。试验结果表明：吹填固化轻质土具有密度小、质量轻及强度高等优点。在一定程度上,增大围压可有效缓解吹填固化轻质土的蠕变变形,而初始静偏应力对其影响较小,前7 次干湿循环对土体破坏应力的影响最大,而后基本保持不变。抗剪强度指标c、φ 值均随初始静偏应力的增加而逐渐降低,随干湿循环次数的增加呈现出先减小而后逐渐稳定的趋势,且前7 次干湿循环,二者均呈指数函数降低;7 次以后,变化均较小并逐渐稳定。基于c、φ 值与时间关系曲线,分别构建了不同偏应力作用下吹填固化轻质土c、φ 值的预测公式。根据蠕变曲线发展态势,通过回归分析,引入围压、初始静偏应力和干湿循环次数等因素,建立了吹填固化轻质土蠕变变形预测模型,并验证了其可行性。研究结果可为实际工程场地提供理论依据。     

深厚黄土覆盖层上土石坝地震响应特性分析

采用非线性有限单元法和笔者曾提出的动孔压试验曲线法,对某深厚黄土覆盖层上土石坝进行了有效应力法地震响应分析,重点分析大坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应及动孔隙水压力分布情况。分析结果表明,在现有设计条件下,由于坝基软弱黄土覆盖层较厚,大坝在7度地震作用下地震响应不强烈,但坝基黄土覆盖层会出现液化情况,需采取相应的抗液化工程措施。     

成样方法对多种土体排水剪切试验结果的影响对比

通过利用干、湿2种成样方法制备的松、密状态的细砂、中砂、粉砂和粉土试样的三轴固结排水剪切试验的结果对比,分析了分别采用干装法、湿装法制备的试样试验结果的共性和差异,并对比了其应力应变关系、体变关系、有效应力比等特性。结果表明:4种土体分别采用干装法和湿装法制备试样所获得的试验结果均存在差异,且密实状态下的差异不如疏松状态下的明显。疏松状态下,湿装法试样基本呈现应变硬化和剪缩现象,而干装法试样均呈现应变软化和剪胀现象;密实状态下,干装法试样呈现应变软化和剪胀现象,湿装样试样则呈现应变硬化和剪缩现象。通过对不同土体抗剪强度指标的对比发现,干装法试样的强度指标均大于湿装法试样。     

大件车作用下独柱墩弯桥倾覆风险快速预测∗

为了实现大件运输车辆作用下独柱墩弯桥倾覆风险的快速预测,首先对基于刚体转动理论的简化计算方法进行改进,引入车辆转弯模型考虑车轮轨迹,实现车辆荷载的准确和快速加载,定义了稳定因子η 并提出质心加载法用于确定倾覆轴线;结合变形体理论,提出采用端点偏移的方法对倾覆轴位置进行修正;采用阈值法快速评价桥梁的倾覆风险性,并通过建立ABAQUS 实体模型分析了大量桥梁的倾覆过程,确定阈值[kc]的取值;在此基础上建立了独柱墩弯桥倾覆风险快速预测流程。研究结果表明：大件车以稳定状态通过弯桥时其质心轨迹为一圆弧;对倾覆轴线位置进行修正可以考虑主梁变形能力对稳定效应的削减,相比于原简化方法,由改进方法计算的抗倾覆稳定能力kc 对桥梁的倾覆风险具有更强的表征能力;抗倾覆稳定能力阈值取值为1.10;基于MATLAB 程序语言,编制了弯桥倾覆风险快速预测程序,通过批量输入大件车待通行线路上的独柱墩弯桥信息即可计算出各个桥梁的抗倾覆稳定能力kc,将kc与抗倾覆能力阈值进行比较从而预测出有倾覆风险的桥梁,实现大件车作用下独柱墩弯倾覆风险快速预测。     

不同应力-温度路径下平面钢框架火灾反应的非线性分析

采用考虑温度—应力路径影响的高温下钢材的应力—应变关系,对火灾中钢框架结构的反应进行了非线性分析,旨在尝试提出一种更加符合实际情况的钢结构抗火反应分析新方法。根据已有的试验结果,对高温材性试验数据进行了回归分析,得到了Q235钢在升温恒载、升温加载、升温降载3种基本应力—温度路径下单向拉压时的本构关系式,进而得到不同应力—温度路径下热非弹性应力—应变增量关系式。利用虚功原理,推导出不同应力—温度路径下平面钢框架有限元分析的单元热非弹性刚度方程的显式。同时,对增量迭代法进行了修正,提出升温恒载路径、升温加载路径及升温降载路径3种路径之间切换的判断准则,为结构抗火全过程分析提供了理论基础。     

铝合金偏压构件高温下整体弯扭承载力研究∗

为研究铝合金偏压构件在高温下的整体弯扭稳定承载性能,完成了12根铝合金H型截面构件偏心受压稳定承载力试验,所有试件均发生弯扭失稳。采用ANSYS对试件进行数值模拟,有限元与试验结果在破坏形态和荷载-位移曲线上吻合良好。基于所建立的数值模型,对不同铝合金牌号、截面类型、截面规格和长细比的国产铝合金偏压构件进行了大规模参数分析,共得到532条相关曲线。根据试验和有限元结果,提出铝合金偏压构件高温下的弯扭稳定承载力计算公式,为铝合金偏压构件的抗火设计提供了依据。     

考虑流固耦合效应的辽宁葠窝水库溢流坝段抗震性能分析

针对辽宁葠窝水库混凝土重力坝抗震问题,采用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析技术,建立了可考虑库水-坝体-基岩动力耦合效应的典型溢流坝段抗震分析数值模型。模型中,采用等效一致粘弹性边界模拟基岩的人工截断边界;采用混凝土弥散裂缝本构模型模拟混凝土的动力特性。根据烈度与地震动之间的关系,确定了水库坝体抗震设计的输入加速度峰值。据此,分析了在不同季节水位变化条件下坝体地震反应的基本特性。研究表明:完好的辽宁葠窝水库混凝土重力坝溢流坝段能满足8度的抗震设防烈度要求。地震下溢流坝段峰值位移出现在胖坝和瘦坝的坝顶迎水面位置处,胖坝的动位移较瘦坝动位移大。胖坝在闸墩与溢流堰交接处出现了拉应力最大值。有库水条件下,瘦坝峰值拉应力出现在坝趾处,无库水条件下,瘦坝最大拉应力出现在溢流堰与闸墩交接处。     

英德至佛冈一级公路上金坑村滑坡治理方案研究

英德至佛冈一级公路K2+730～K2+810左侧边坡由于坡率设计不合理,长期裸露在空气中,受雨水的长期侵蚀,产生滑坡,严重影响公路运营。利用北京理正软件对主滑动方向上的三条剖面在天然工况和降雨工况下的稳定性进行计算分析。结果表明:天然工况下,稳定安全系数为1.009～1.121,降雨工况下,稳定安全系数为0.761～0.802,已滑边坡处于不稳定状态。采用抗滑挡土墙、锚杆、截水沟等治理措施后,已滑边坡在天然工况下,稳定安全系数为1.636～1.783,在降雨工况下,稳定安全系数为1.347～1.452,均处于稳定状态。通过以上措施对滑坡进行了有效治理,为此类工程设计提供参考依据。     

丹江坝闸墩结构抗震性能的有限元分析

本文利用有限元法,对丹江坝闸墩结构进行了动力分析,监对结构采用了十种不同的简化模型,着重研究其中的三种。通过计算求得了结构前五阶振型和频率。在地震反应的计算中,输入了(一)新丰江、(二)丹江、(三)印度柯依那等三条实测地震波记录。求得了结构在上述地震作用下的加速度和应力分布规律。文中对选用地震记录的波谱特性,进行了较详细的分析比较。並在谱烈度和能量概念的基础上,论证了计算中所出现的某些差别和原因。最后,对闸墩的抗震分析,提出了某些建议和改进意见。     

葛州坝二江闸墩抗震性能的试验研究

本文简要介绍葛州坝二江闸墩抗震性能的试验研究。其中包括闸墩结构的自振特性、振型应力以及地震波作用下各种动力响应的测定。库水对结构的影响也进行了模拟试验。全部试验就单墩、单跨和整体结构等三种不同情况,进行了对比性试验,较全面了解了上部结构以及联结方式对各种参数的影响。最后,对试验结果作了扼要分析、归纳。     

西部横断山区强降温气候条件下桥塔温度效应及抗裂性能优化研究∗

在强降温极端气候条件下,桥塔混凝土表面存在开裂风险。为此,以我国西部横断山脉地区某大跨悬索桥为工程背景,开展了强降温气候条件下桥塔温度效应及抗裂性能优化研究。首先,提出了桥址区极端天气的识别与模拟方法,并验证了所提模拟方法的有效性。随后,建立桥塔节段的 3D 有限元模型,分析了强降温极端天气下混凝土桥塔的温度场以及温度应力分布特征。最后,针对强降温极端天气下混凝土桥塔外表面存在开裂风险的问题,提出了两种桥塔混凝土表面抗裂优化方法,并通过参数分析给出了本例桥塔的最优参数。研究结果表明：在强降温天气下,当不考虑任何抗裂优化措施前,桥塔表面拉应力极值为 2.06 MPa,存在较大开裂风险;当采用抗裂优化措施后,提出的两种措施均能有效降低混凝土桥塔表面的拉应力极值。通过参数分析发现,采用有机涂料涂装桥塔表面的优化方法时,白色有机涂料的优化效果最佳;当采用桥塔表面覆盖 UHPC 的优化方法时,其厚度为 0.04 m 时优化效果最佳。     

约束高强度Q460钢柱抗火性能分析

为了研究高强度约束钢柱在火灾下的反应,根据高强度结构钢Q460在高温下的力学性能参数,建立了约束高强度钢柱受火分析模型,得到了高强度约束钢柱在火灾下的轴向位移、跨中挠度、最大应力以及临界温度。采用有限元分析对理论结果进行了验证,两者吻合很好。利用验证过的该文计算方法计算了2种荷栽比、长细比和约束刚度比条件下的高强钢柱的抗火性能;采用CECS200:2006的力学性能参数计算了约束普通钢柱的抗火性能。通过对高强钢和普通钢的抗火性能分析发现,轴向约束明显降低钢柱的临界温度,长细比、荷载比越大,临界温度越低;高强钢的抗火性能要优于普通钢。     

锚固系统与锚固介质材料中应力波波速的关系

应用低应变反射波法对锚杆锚固系统进行无损检测时,常因锚杆底端反射很微弱而影响锚固系统中应力波波速的准确确定,导致锚固质量无法准确判读,为此,采用低应变反射波法测试了不同围岩和锚固介质中的锚固系统应力波波速,并与采用超声波法测试的由锚固介质材料所制作标准试块中的应力波波速进行对比分析。结果表明,这2种波速与锚固介质材料强度密切相关;锚固系统中的应力波波速介于锚固介质材料与自由锚杆中的应力波波速之间,锚固系统中的应力波波速和锚杆介质材料中的应力波波速随龄期和强度均呈指数关系变化且对称分布。     

温度-应力联合作用下的不稳定岩块稳定性分析

在温差较大的区域,温度是诱发薄型不稳定岩块崩落的重要因素之一。考虑温度与应力联合作用下对不稳定岩块稳定性的影响,首先基于传热学方法,将x,y两个方向的温度传递分别进行计算,然后通过叠加原理建立了不稳定岩块内温度场和不稳定岩块主控结构面处的温度应力解析计算方法。考虑温度应力、不稳定岩块自重、地震和裂隙水压力联合作用下,基于断裂力学建立了不稳定岩块主控结构面的应力强度因子的计算方法,并根据不稳定岩块主控结构面的联合应力强度因子和断裂韧度构建了不稳定岩块稳定性分析方法。通过算例对比分析,结果表明,温度应力对薄型不稳定岩块的稳定性有着重要的影响,温度刚开始升高时不稳定岩块的稳定系数下降较快,随着温度进一步升高,不稳定岩块的稳定系数变化变缓;揭示了温度和主控结构结构面贯通长度联合作用下不稳定岩块稳定性的变化规律。所建立的不稳定岩块稳定系数计算方法可为温差较大地区的薄型不稳定岩块稳定性分析提供新的方法。     

大渡河干海子滑坡稳定性研究

干海子滑坡位于大渡河流域,规模巨大.为研究该滑坡的稳定性,在对滑坡基本特征及变形破坏特征等深入研究的基础上,采用极限平衡法(Geo-slope软件)和有限差分法(FLAC-3D软件)对该滑坡的稳定性和应力应变特征进行了计算、模拟.稳定性计算模拟主要从深层、浅层及局部稳定三方面入手分析,计算模拟结果与滑坡的宏现地质现象均...     

交通荷载作用下饱和软粘土孔压-应变分析模型

针对交通荷载的作用特点设计了循环三轴试验,进而对交通荷载作用下饱和软粘土的动力特件进行厂研究.结果表明:循环荷载作用下,饱和软粘土存在临界循环应力比,采用孔压曲线所得到的临界循环应力比要小于采用应变曲线所得到的临界循环应力比.当土样不存在初始剪应力时,随着循环次数的增加,土样的应力-应变关系曲线近似原点对称,但随着初始剪应力的增大,应力-应变关系曲线逐渐表现为一系列平行曲线,峰值孔压与循环孔压幅值均逐渐减少;同时,轴应变的发展加快,但循环应变幅值逐渐减小.当循环应力比小于临界循环应力比时,对于同一初始剪应力,不同循环应力比下的孔压比-动应变曲线近似集中在同一条曲线上.通过对试验数据进行回归分析,得到了交通荷载作用下饱和软粘土残余孔压-累积塑性应变关系模型.     

火灾下工程结构连续性倒塌分析与设计方法探讨

给出了火灾下工程结构连续性倒塌的定义,分析了工程结构在火灾作用下的特点,并给出了火灾连续性倒塌判断流程。在介绍目前常用的工程结构抗连续性倒塌分析设计方法的基础上,提出了采用替代路径法中的非线性静力分析方法对建筑结构进行火灾作用下抗连续性倒塌设计的思路。